權(quán)利要求書： 1.一種泡沫混凝土充填裝置在煤礦充填中的應(yīng)用，其特征在于，所述泡沫混凝土充填裝置由依次連接的攪拌系統(tǒng)(1)、注漿泵(2)和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)組成；所述類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)由若干個類文丘里發(fā)泡器(3)串聯(lián)而成；所述泡沫混凝土充填裝置的總重不超50公斤；

將泡沫混凝土干混料和水置于攪拌系統(tǒng)(1)中，混合后，得到水化料漿；利用注漿泵(2)將所述水化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿；

所述發(fā)泡料漿由類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)的出口噴出后，形成充填體；

所述泡沫混凝土干混料由膠凝材料、發(fā)泡劑和促凝激發(fā)外加劑組成；

所述膠凝材料為硫鋁酸鹽水泥；

所述發(fā)泡劑為表面活性劑類發(fā)泡劑；

所述促凝激發(fā)外加劑為碳酸鋰；

所述泡沫混凝土干混料和水的質(zhì)量比為(0.4～0.8):1；

所述充填體為閉孔泡沫體，充填體在1小時內(nèi)強度大于0.3MPa，所述充填體的干密度為3

300～360kg/m。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述類文丘里發(fā)泡器(3)的管徑比為(2～

3):1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述注漿泵(2)包括螺桿泵、柱塞泵、往復式氣動泵、電動泵或氣動隔膜泵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述發(fā)泡在強紊流和壓風作用下實現(xiàn)，所述壓風的壓力為0.6MPa。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述發(fā)泡料漿的水化熱小于60℃。

說明書： 一種泡沫混凝土的充填裝置及其應(yīng)用和泡沫混凝土充填的方法

技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及充填技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種泡沫混凝土的充填裝置及其應(yīng)用和泡沫混凝土充填的方法。

背景技術(shù)[0002] 現(xiàn)有的泡沫混凝土技術(shù)在當今國內(nèi)外地面建筑領(lǐng)域、功能型建筑制品、礦山、交通、軍事等多種行業(yè)廣泛使用，泡沫混凝土的制備裝置、方法及原材料組成決定了其工程、

物理和力學性能及經(jīng)濟成本。

[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的具體工藝系統(tǒng)如圖4所示，膠凝材料、發(fā)泡劑、外加劑三者各自有獨立的水化系統(tǒng)，各自先行入水、攪拌、發(fā)泡、水化后再泵送匯集一起攪拌、混合。所以在井下現(xiàn)

場工藝系統(tǒng)有三個分系統(tǒng)，分別是：在井下現(xiàn)場進行的水泥等主原材料現(xiàn)場加料，混合、加

水、攪拌成水泥基水化料漿的混合攪拌系統(tǒng)(見圖5和圖6)；在井下現(xiàn)場進行的發(fā)泡劑加水

形成水液膜泡沫的液體發(fā)泡系統(tǒng)(見圖5和圖6)；有的還設(shè)有在井下現(xiàn)場進行的多種外加劑

加水混合成液體的專用外加劑添加系統(tǒng)；及最后三個分系統(tǒng)產(chǎn)物復合的總攪拌系統(tǒng)。

[0004] 可見現(xiàn)有技術(shù)的泡沫混凝土制備工序復雜，且系統(tǒng)設(shè)備龐大、笨重，控制閥門多達十幾個，總重量達數(shù)噸以上，設(shè)備尺寸最大達2900mm×1600mm×1350mm，在井下有限空間內(nèi)

操作、維護十分困難，不便運輸、不便安裝，不利于在井下?lián)岆U救災(zāi)時快速到位、快速運轉(zhuǎn)施

工(參見“泡沫混凝土充填技術(shù)與裝備適用性研究”，李華等著，《山東煤炭科技》2013年第5

期)。

[0005] “礦用泡沫水泥充填機”(杜樂清著，參見《煤礦機電》1998年2月)中介紹了一種將泡沫水泥、水和空氣以要求的比例配制攪拌成泡沫漿體，輸送到充填地點進行快速充填的

方法，使用的是驅(qū)動電機達11千瓦的大型螺桿泵，整機外形尺寸1950mm×950mm×655mm，重

量達750kg，設(shè)備笨重龐大，其是按“回采工作面冒落空洞處理技術(shù)”的工藝要求研制的專用

設(shè)備，實踐證明這并不適合煤礦井下現(xiàn)場實際操作。

發(fā)明內(nèi)容[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種泡沫混凝土的充填裝置及其應(yīng)用和泡沫混凝土充填的方法。本發(fā)明提供的充填裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于日常維護，重量輕，適用于礦山井下充填工

程、防滅火及搶險救災(zāi)工程，綜合成本低；另外，本發(fā)明提供的充填方法簡便，能夠適應(yīng)快速

防滅火工作的需要，適宜推廣應(yīng)用。

[0007] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：[0008] 本發(fā)明提供了一種泡沫混凝土的充填裝置，包括依次連接的攪拌系統(tǒng)1、注漿泵2和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)；或者，

[0009] 包括自動下料攪拌注漿泵和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)的組合模式；[0010] 所述類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)由若干個類文丘里發(fā)泡器3串聯(lián)而成。[0011] 優(yōu)選地，所述類文丘里發(fā)泡器3的管徑比為(2～3):1。[0012] 優(yōu)選地，所述注漿泵2包括螺桿泵、柱塞泵、往復式氣動泵、電動泵或氣動隔膜泵。[0013] 本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述充填裝置在煤礦充填、非煤礦山充填、地面混凝土充填或干粉滅火材料的發(fā)泡充填中的應(yīng)用。

[0014] 本發(fā)明還提供了采用上述技術(shù)方案所述的充填裝置進行泡沫混凝土充填的方法，包括以下步驟：

[0015] 將泡沫混凝土干混料和水置于攪拌系統(tǒng)1中，混合后，得到水化料漿；利用注漿泵2將所述水化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿；或者，

[0016] 將泡沫混凝土干混料和水置于自動下料攪拌注漿泵中，得到水化料漿的同時，將所得水化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿；

[0017] 所述發(fā)泡料漿由類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)的出口噴出后，形成充填體。[0018] 優(yōu)選地，所述泡沫混凝土干混料包括膠凝材料、發(fā)泡劑和促凝激發(fā)外加劑；[0019] 所述膠凝材料包括普通硅酸鹽水泥、特種水泥和石膏中的一種或幾種；[0020] 所述發(fā)泡劑為化學發(fā)泡劑或表面活性劑類發(fā)泡劑；[0021] 所述促凝激發(fā)外加劑包括碳酸鋰。[0022] 優(yōu)選地，所述泡沫混凝土干混料和水的質(zhì)量比為(0.4～1.2):1。[0023] 優(yōu)選地，所述發(fā)泡在強紊流和壓風作用下實現(xiàn)，所述壓風的壓力為0.6MPa。[0024] 優(yōu)選地，所述發(fā)泡料漿的水化熱小于60℃。[0025] 優(yōu)選地，所述充填體為閉孔泡沫體，充填體在1小時內(nèi)強度大于0.3MPa，所述充填3

體的干密度為300～360kg/m。

[0026] 本發(fā)明提供了一種泡沫混凝土的充填裝置，包括依次連接的攪拌系統(tǒng)1、注漿泵2和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)；或者，包括在空間允許條件下使用的自動下料攪拌注漿泵和類文

丘里管發(fā)泡系統(tǒng)的組合模式；所述類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)由若干個類文丘里發(fā)泡器3串聯(lián)而

成。本發(fā)明提供的充填裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于日常維護；本發(fā)明采用若干個類文丘里發(fā)泡器3

串聯(lián)提高充填體的發(fā)泡效果，總重量不大于50公斤。采用本發(fā)明提供的裝置產(chǎn)生的充填體

在1小時內(nèi)強度大于0.3MPa，發(fā)熱溫度低于60℃，耐熱800～1000℃，能夠滿足井下防滅火和

動壓沖擊區(qū)搶險救災(zāi)的需求。

[0027] 采用本發(fā)明提供的充填裝置無需另行購置新的特種注漿泵等大型設(shè)備，使用的管路、設(shè)備、器材遠遠少于現(xiàn)有技術(shù)的裝置，操作人員僅需2～3人，比現(xiàn)有技術(shù)中少4～5人，設(shè)

備日常維護量下降95％，顯著降低了操作成本。

[0028] 本發(fā)明提供的充填裝置能夠用于礦山井下充填工程、防滅火及搶險救災(zāi)工程，綜合成本低；所述充填裝置可在煤礦充填、非煤礦山充填、地面混凝土充填或干粉滅火材料充

填中應(yīng)用。

[0029] 本發(fā)明提供了一種泡沫混凝土干混料的充填方法，包括以下步驟：將泡沫混凝土干混料和水置于攪拌系統(tǒng)1中，混合后，得到水化料漿；利用注漿泵2將所述水化料漿輸送至

類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿；或者，在空間允許條件下將泡沫混凝土干

混料和水置于自動下料攪拌注漿泵中，得到水化料漿的同時，將所得水化料漿輸送至類文

丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿；所述發(fā)泡料漿由類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)的出口

噴出后，形成充填體。

[0030] 本發(fā)明使用泡沫混凝土干混料和水混合得到水化料漿，沒有單獨的水發(fā)泡、混泡和外加劑水化工序，簡化了制備工藝；本發(fā)明采用類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)進行干式發(fā)泡，取消

了現(xiàn)有技術(shù)中液體發(fā)泡劑必須先通過專門發(fā)泡裝置水化發(fā)泡再輸送泡沫到水泥漿中再攪

拌的復雜過程，大幅度簡化了工序，得到的發(fā)泡料漿泡沫完整、強度高，料漿發(fā)泡效果優(yōu)于

現(xiàn)有技術(shù)中的液化發(fā)泡，確保了最后噴出的充填體性能的穩(wěn)定及設(shè)計效果，適合市面上多

種泡沫混凝土的充填需要，得到的充填體環(huán)保、無毒無污染、不自燃、不助燃。

[0031] 有益效果：[0032] 1、本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的充填裝置更加簡約、設(shè)備總量少而輕，總重不超50公斤，搬運拆裝十分方便，工作可靠，實用效果好，非常適合礦上井下有限空間及井下?lián)岆U救災(zāi)的

剛需；快速到位、快速運轉(zhuǎn)、防滅火效果好、動壓區(qū)充填效果好、見效快，綜合成本低。

[0033] 2、本發(fā)明制備方法產(chǎn)出的充填料在工程性能上全面超出現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品性能，主要表現(xiàn)在：

[0034] (1)產(chǎn)品噴出后初凝時間可調(diào)為6～10分鐘，初凝與終凝的時間差可控制在20～30分鐘之內(nèi)，此性能十分適合煤礦井下不同搶險救災(zāi)場合對初凝和終凝的不同要求，利于精

準施工救災(zāi)，效果好；

[0035] (2)產(chǎn)品噴出后終凝前滲透性好、粘附性強，進入巖體后一小時強度可達0.3MPa，非常適合煤巖體裂隙多及搶險救災(zāi)時使用；

[0036] (3)本發(fā)明制備方法產(chǎn)出的充填料干密度適中(300～360公斤/立方)，這種密度產(chǎn)品是普通硅酸鹽水泥泡沫混凝土一般很難達到的，既有強度又有輕質(zhì)的優(yōu)勢，是煤礦井下

充填難得的工程性能，進入巖體裂隙后可柔性承壓隨巖體移動而不碎裂，從而可大量吸收

巖體所受動壓沖擊能量，有利于適應(yīng)動壓沖擊區(qū)及搶險救災(zāi)；

[0037] (4)本發(fā)明制備的充填料熱穩(wěn)定溫度為800～1000℃，耐燒2h以上，能更好適應(yīng)防治煤礦井下自然火災(zāi)的需要；

[0038] (5)本發(fā)明料漿水化熱≤60℃，且很穩(wěn)定，生產(chǎn)、噴注反應(yīng)過程對環(huán)境無污染、無異味；

[0039] (6)本發(fā)明充填1立方空間僅需干粉混合料100～120kg，即1噸干混單料可充8～3

10m 空間，用時僅6～8分鐘，充填用料少、充填效率明顯高于現(xiàn)有技術(shù)，使用成本相當于聚

氨酯類高分子充填材料的三分之一。

附圖說明[0040] 圖1為本發(fā)明提供的充填裝置示意圖；[0041] 圖2為本發(fā)明提供的充填裝置中使用的類文丘里發(fā)泡器3結(jié)構(gòu)示意圖；[0042] 圖3為本發(fā)明提供的由自動下料攪拌注漿泵與類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)組成的充填裝置示意圖；

[0043] 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中泡沫及充填料井下現(xiàn)場制備方法流程圖；[0044] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)中水泥基水化料漿的混合攪拌系統(tǒng)示意圖；[0045] 圖6為現(xiàn)有技術(shù)中水液膜泡沫的液體發(fā)泡系統(tǒng)示意圖；[0046] 圖7為實施例4中某煤礦1315掘進軌道順槽冒落區(qū)的充填示意圖；[0047] 其中，1為攪拌系統(tǒng)，1?1為葉輪，1?2為小型皮帶托滾，1?3為麻花鉆桿尾部；2為注漿泵；3為類文丘里發(fā)泡器，3?1為壓風管；4?小料斗；5?大料斗，6?入水口，7?水料混合斗，8?

螺桿干粉下料器，9?差速器，10?螺桿泵，11?電機。

具體實施方式[0048] 本發(fā)明提供了一種泡沫混凝土的充填裝置，包括依次連接的攪拌系統(tǒng)1、注漿泵2和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)；或者，

[0049] 包括在空間允許條件下使用的自動下料攪拌注漿泵和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)的組合模式；

[0050] 所述類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)由若干個類文丘里發(fā)泡器3串聯(lián)而成。[0051] 本發(fā)明提供的泡沫混凝土的充填裝置，如圖1所示，包括依次連接的攪拌系統(tǒng)1、注漿泵2和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)；所述類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)由若干個類文丘里發(fā)泡器3串聯(lián)而

成。這個裝置系統(tǒng)是本發(fā)明要重點保護的裝置，在采用氣動隔膜泵的條件下，該充填裝置總

重不超50公斤，搬運拆裝十分方便，工作可靠，實用效果好，非常適合應(yīng)用于井下有限空間

內(nèi)的搶險救災(zāi)。

[0052] 本發(fā)明提供的充填裝置包括攪拌系統(tǒng)1。在本發(fā)明中，所述攪拌系統(tǒng)1用于混合泡沫混凝土干混料和水。在本發(fā)明的具體實施例中，所述攪拌系統(tǒng)1優(yōu)選為帶半自動攪拌裝置

的攪拌混合桶，所述攪拌混合桶優(yōu)選包括葉輪1?1、小型皮帶托滾1?2和麻花鉆桿尾部1?3。

[0053] 本發(fā)明提供的充填裝置包括與所述攪拌系統(tǒng)1的出口連通的注漿泵2。在本發(fā)明中，所述注漿泵2提供泵壓將攪拌系統(tǒng)1混合好的水化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中。

在本發(fā)明中，所述泵壓優(yōu)選為0.6MPa。在本發(fā)明中，所述注漿泵2優(yōu)選包括螺桿泵、柱塞泵、

往復式氣動泵、電動泵或氣動隔膜泵，更優(yōu)選為氣動隔膜泵；所述氣動隔膜泵的重量優(yōu)選為

18～30kg。本發(fā)明采用的氣動隔膜泵易于搬移，拆裝方便快捷。

[0054] 本發(fā)明提供的充填裝置包括與所述注漿泵2的出口連通的類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)。在本發(fā)明中，所述類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)用于使料漿發(fā)泡。在本發(fā)明中，所述類文丘里管發(fā)泡

系統(tǒng)由若干個類文丘里發(fā)泡器3串聯(lián)而成。在本發(fā)明中，所述類文丘里發(fā)泡器3的管徑比優(yōu)

選為(2～3):1；所述類文丘里發(fā)泡器3的長度優(yōu)選為1.2～1.5m；重量優(yōu)選為3kg。本發(fā)明提

供的類文丘里發(fā)泡器3優(yōu)選設(shè)置有壓風管3?1。

[0055] 作為本發(fā)明的一個具體實施例，所述充填裝置僅由上述攪拌系統(tǒng)1、注漿泵2和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)組成，相比于傳統(tǒng)的充填裝置，本發(fā)明提供的充填裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置合

理，更加輕便，總重量不超過50kg，適用于沖擊地壓區(qū)域及空間狹小、運輸不便地區(qū)使用，這

是本發(fā)明重點保護的裝置系統(tǒng)和思路。

[0056] 在空間允許條件下，本發(fā)明提供的泡沫混凝土的充填裝置，如圖3所示，包括自動下料攪拌注漿泵和類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)；所述類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)由若干個類文丘里發(fā)泡

器3串聯(lián)而成。圖3所述裝置適用于在空間允許的條件下使用。

[0057] 本發(fā)明提供的充填裝置包括自動下料攪拌注漿泵，所述自動下料攪拌注漿泵優(yōu)選包括料斗、入水口和螺桿泵。作為本發(fā)明的一個實施例，所述自動下料攪拌注漿泵包括小料

斗4、大料斗5、入水口6、水料混合斗7、螺桿干粉下料器8、差速器9、螺桿泵10和電機11。所述

自動下料攪拌注漿泵中各部件的連接關(guān)系見圖3，泡沫混凝土干混料根據(jù)不同的水灰比通

過大料斗5或者小料斗4經(jīng)過螺桿干粉下料器8下到水料混合斗7中，同時相應(yīng)的水也進入水

料混合斗7中，并自行進入電機驅(qū)動的螺桿泵10的螺桿攪拌棍中完成下料、攪拌、混合和輸

送的過程。

[0058] 本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述充填裝置在煤礦充填、非煤礦山充填、地面混凝土充填或干粉滅火材料充填中的應(yīng)用。

[0059] 本發(fā)明提供了一種泡沫混凝土干混料的充填方法，包括以下步驟：[0060] 將泡沫混凝土干混料和水置于攪拌系統(tǒng)1中，混合后，得到水化料漿；利用注漿泵2將所述水化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿；所述發(fā)泡料漿由

類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)的出口噴出后，形成充填體。

[0061] 本發(fā)明將泡沫混凝土干混料和水置于攪拌系統(tǒng)1中，混合后，得到水化料漿。在本發(fā)明中，所述泡沫混凝土干混料優(yōu)選包括膠凝材料、發(fā)泡劑和促凝激發(fā)外加劑。

[0062] 在本發(fā)明中，所述膠凝材料優(yōu)選包括普通硅酸鹽水泥、特種水泥和石膏中的一種或幾種，更優(yōu)選為硫鋁酸鹽水泥。本發(fā)明使用硫鋁酸鹽水泥，為此種水泥在煤礦井下充填領(lǐng)

域大量商品化使用開辟了新的市場。

[0063] 在本發(fā)明中，所述發(fā)泡劑優(yōu)選為化學發(fā)泡劑或表面活性劑類發(fā)泡劑；所述表面活性劑類發(fā)泡劑優(yōu)選包括松香類發(fā)泡劑、植物類發(fā)泡劑或動物蛋白質(zhì)類發(fā)泡劑，更優(yōu)選為茶

皂素型蛋白類發(fā)泡劑或皂角苷型蛋白類發(fā)泡劑；所述促凝激發(fā)外加劑優(yōu)選為碳酸鋰。

[0064] 在本發(fā)明中，所述泡沫混凝土干混料和水的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.4～1.2):1，更優(yōu)選為(0.6～0.8)：1。在本發(fā)明中，所述混合過程具體優(yōu)選為先將泡沫混凝土干混料混合均勻，

得到干混料，然后將所述干混料與水在攪拌系統(tǒng)1中進行混合。本發(fā)明對所述混合的具體參

數(shù)沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域所熟知的混合參數(shù)即可。在本發(fā)明的具體實施例中，1噸泡

3 3

沫混凝土可填充井下8～10m空間，即井下充填1m空間僅需100～120kg泡沫混凝土。

[0065] 得到水化料漿后，本發(fā)明利用注漿泵2(優(yōu)選為氣動隔膜泵)將所述水化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿。

[0066] 本發(fā)明還提供了另一種得到發(fā)泡料漿的方法，包括以下步驟：在空間允許的條件下將泡沫混凝土干混料和水置于自動下料攪拌注漿泵中，得到水化料漿的同時，將所得水

化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿。

[0067] 作為本發(fā)明的實施例，所述將泡沫混凝土干混料和水置于自動下料攪拌注漿泵中，得到水化料漿的同時，將所得水化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中的具體過程優(yōu)選

為：將泡沫混凝土干混料置于小料斗4或大料斗5中，在螺桿干粉下料器8和差速器9的作用

下進入水料混合斗7中，水由入水口6進入水料混合斗7中，泡沫混凝土干混料和水在水料混

合斗7中進行初步混合，得到初混料；將所得初混料置于螺桿泵10中進行二次混合，得到水

化料漿；在電機11的作用下，所得水化料漿輸送至類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中。

[0068] 在本發(fā)明中，所述發(fā)泡優(yōu)選在類文丘里發(fā)泡系統(tǒng)強紊流和壓風的共同作用下實現(xiàn)，所述壓風的壓力優(yōu)選為0.6MPa。在本發(fā)明中，提供所述壓風作用的氣體優(yōu)選為氮氣、二

氧化碳或空氣；本發(fā)明在強紊流及壓風的共同作用下，水化料漿或水化料漿中的水液膜泡

沫被吹制成霧滴狀水液膜泡沫，泡沫損傷??；料漿成分及結(jié)構(gòu)經(jīng)過高強度快速化學激發(fā)、結(jié)

晶誘導等效應(yīng)，水泥晶體結(jié)構(gòu)變得致密和細小，分布更加均勻；在類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中水

化料漿與泡沫進一步均勻混合，料漿空間結(jié)構(gòu)更合理且泡沫損傷小，氣固界面的料漿泡沫

快速成型定位，固結(jié)硬化過程縮短，有利于料漿內(nèi)化學激發(fā)反應(yīng)的進行，合格的發(fā)泡料漿從

類文丘里管發(fā)泡系統(tǒng)出口通過最后一段管路噴出，此時的水泥石總孔體積減少、結(jié)構(gòu)更加

致密，實現(xiàn)了設(shè)計的要求，形成合格的充填體，完成全部作業(yè)過程。

[0069] 在本發(fā)明中，所述發(fā)泡料漿的水化熱優(yōu)選小于60℃，且很穩(wěn)定，生產(chǎn)、噴注及化學反應(yīng)過程對環(huán)境無污染、無異味；發(fā)泡料漿噴出后終凝前附著力強，滲透性好，1小時內(nèi)充填

體抗壓強度可升至0.3～0.5MPa。

[0070] 在本發(fā)明中，所述發(fā)泡料漿噴出后優(yōu)選在6～20min初凝，更優(yōu)選為6～10min或10～20min；所述發(fā)泡料漿優(yōu)選在30～90min之間終凝，形成充填體。采用本發(fā)明提供的充填方

法用于煤礦井下?lián)岆U救災(zāi)，從設(shè)備管路安裝、鋪設(shè)至正常運轉(zhuǎn)噴出第一批發(fā)泡料漿只需8～

10min，適應(yīng)搶險救災(zāi)快速到位，快捷見效的剛性需求。

[0071] 在本發(fā)明中，所述充填體優(yōu)選為閉孔泡沫體，所述充填體的干密度優(yōu)選為300～3

360kg/m 。采用本發(fā)明充填方法得到的充填體能夠兩年不沉降、不破裂風化，充填體熱穩(wěn)定

性好，熱穩(wěn)定溫度高達800～1000℃，耐燒2h以上，能更好地適應(yīng)防治煤礦自然火災(zāi)的需要。

[0072] 下面將結(jié)合本發(fā)明中的實施例，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實

施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬

于本發(fā)明保護的范圍。

[0073] 實施例1[0074] 本實施例提供的充填裝置如圖1所示，由依次連接的攪拌混合桶、氣動隔膜泵和類文丘里發(fā)泡器3組成；所述攪拌混合桶還設(shè)置有葉輪1?1、小型皮帶托滾1?2和麻花鉆桿尾部

1?3；所述類文丘里發(fā)泡器3如圖2所示，還設(shè)置有壓風管3?1；

[0075] 當進行泡沫混凝土的充填時，將膠凝材料、發(fā)泡劑和促凝激發(fā)外加劑混合均勻，得到泡沫混凝土干混料，將所述泡沫混凝土干混料與水在攪拌混合桶中進行混合，得到水化

料漿；利用氣動隔膜泵將所述水化料漿輸送至類文丘里發(fā)泡器3中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料

漿；所述發(fā)泡料漿噴出后，形成充填體。

[0076] 實施例2[0077] 本實施例提供的充填裝置如圖3所示，由小料斗4、大料斗5、入水口6、水料混合斗7、螺桿干粉下料器8、差速器9、螺桿泵10和電機11組成；所述類文丘里發(fā)泡器3如圖2所示，

還設(shè)置有壓風管3?1；

[0078] 當進行泡沫混凝土的充填時，將泡沫混凝土干混料置于小料斗4或大料斗5中，在螺桿干粉下料器8和差速器9的作用下進入水料混合斗7中，水由入水口6進入水料混合斗7

中，泡沫混凝土干混料和水在水料混合斗7中進行初步混合，得到初混料；將所得初混料置

于螺桿泵10中進行二次混合，得到水化料漿；在電機11的作用下，所得水化料漿輸送至類文

丘里管發(fā)泡系統(tǒng)中進行發(fā)泡，得到發(fā)泡料漿；所述發(fā)泡料漿噴出后，形成充填體。

[0079] 應(yīng)用例1[0080] 某礦21201工作面進風巷為綜放工作面回采巷道，頂煤厚，在掘進期間動壓明顯，多處出現(xiàn)冒頂，造成頂板存在大量破碎煤體，出現(xiàn)自燃發(fā)火征兆；后采取噴漿封閉注漿滅

火，但工作面回采期間，高溫點多處出現(xiàn)復燃現(xiàn)象并呈發(fā)展趨勢，嚴重影響工作面安全生

產(chǎn)；雖然采取了插管灑水注漿等措施，但仍未能徹底根除隱患。為徹底消除這一高溫火點，

采取了本發(fā)明實施例1提供的充填裝置及充填方法，在該巷道高溫點處打滅火鉆孔，壓注泡

3

沫混凝土，每孔壓注量為3～4m ；經(jīng)過實施后，一氧化碳氣體迅速消失，煤體溫度降到24～

25℃，沒有出現(xiàn)復燃現(xiàn)象，保障了工作面的正常生產(chǎn)。

[0081] 礦方結(jié)論：該套充填設(shè)備和充填方法簡單，用料運輸方便，能夠適應(yīng)快速防滅火工作的需要，該技術(shù)對空頂區(qū)充填、堵漏風等具有較好的效果，在自燃發(fā)火礦井值得推廣。

[0082] 應(yīng)用例2[0083] 某礦4303軌順的板墻內(nèi)臨時密閉以及4304皮順雙墻密閉內(nèi)充填采用了本發(fā)明提供的充填裝置及充填方法，效果十分理想；沒有充填之前檢測采空區(qū)氧氣含量為4.6％，充

填之后氧氣含量為0.95％，指標完全達到密閉要求。

[0084] 經(jīng)在礦方現(xiàn)場實際使用認為本發(fā)明提供的充填裝置及充填方法具有以下優(yōu)點：(1)材料無毒副作用，工人無需戴防毒口罩；(2)工藝簡單，操作方便；(3)無須使用專用設(shè)

備，現(xiàn)場使用一臺氣動隔膜泵或者TBW50/15泥漿泵配合壓風即可使用；(4)材料成型后有一

定強度且柔性承壓，不易開裂，密閉效果好；(5)在充填過程中，LFM輕型充填材料發(fā)熱值很

低，最多不超過60℃；(6)使用成本低，質(zhì)量可靠，相同體積的條件下泡沫混凝土的使用成本

是高分子充填材料的三分之一左右。

[0085] 應(yīng)用例3[0086] 某礦對3304采空區(qū)、4312溜煤眼、1307采空區(qū)進行封閉充填，采用本發(fā)明提供的充填裝置及充填方法充填泡沫混凝土，3304采空區(qū)、4312溜煤眼和1307采空區(qū)中共充填

3 3

244m，溜煤眼內(nèi)共充填120m。

[0087] 處理范圍：(1)高冒空洞及瓦斯鉆場廢棄空間的充填；(2)工作面撤架啟封工作面正?；夭蛇M回風端頭的配合充填；(3)各種廢巷、老硐室、溜煤眼、空穴的充填和工作面架間

架后充填，隔斷漏風通道，防止瓦斯聚集。

[0088] 采用本發(fā)明提供的充填裝置及充填方法制得的充填體在保持強度和具有一定柔性承壓能力的基礎(chǔ)上，充填效率高；材料成型后重量輕，充填過程中無需另行購置專用設(shè)

備；能夠有效地完成有煤自燃隱患和瓦斯礦井的充填、密封、堵漏等諸多任務(wù)，完全可替代

現(xiàn)有的高分子充填加固材料，使用成本是高分子充填加固材料的20～40％。

[0089] 應(yīng)用例4[0090] 某煤礦1315掘進軌道順槽施工至11#導線點前32m位置時巷道頂板破碎(巷道角度3

仰角28°)，放炮后導致巷道超前冒落，冒落高度約3～6m，預測空間約130～140m ，如圖7所

示。

[0091] 早期礦方考慮用常規(guī)注水泥漿方法，但此法由于水泥不能發(fā)泡注漿效率低，不但勞動量大，工期長，而且漿液流動性大，很難接頂，所以該方案最終未被采??；而對于發(fā)泡效

率稍高的聚氨酯類充填材料，因為聚氨酯類充填材料自身不具備阻燃能力，再加上材料自

熱反應(yīng)溫度高，易產(chǎn)生發(fā)火隱患，價格昂貴；更為重要的是由于軌順巷道角度較大，運輸條

件各方面都很不方便；最終礦方經(jīng)過綜合考慮后選擇本發(fā)明實施例2提供的充填裝置及充

填方法，如圖3所示，圓滿地解決了問題，施工方法如下：

[0092] (1)距冒落區(qū)左右兩幫1～1.5m位置各施工1個鉆孔，兩個鉆孔之間按走向間距均勻再施工2個鉆孔，共計4個；

[0093] (2)對于巷道左右?guī)团c冒落區(qū)間隙位置使用編織袋裝入煤塊形成臨時密閉墻進行封堵，剩余裂隙使用舊風筒布進行封堵，防止注漿過程中漏漿；

[0094] (3)利用布置好的注漿鉆孔，使用泡沫混凝土先對貼近左右兩邦的兩個鉆孔進行同時注漿，注漿泵2使用英格索蘭ARO系列1.5金屬氣動隔膜泵；

[0095] (4)注漿過程中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象就停注30min，之后改換中間兩個注漿孔，依次交替直至注到漿液從非注漿孔竄孔出漿。

[0096] 工程使用泡沫混凝土180m3，充填完成后，用挖掘設(shè)備緊接著對于充填部位進行挖掘、架棚和支護，挖掘過程中發(fā)現(xiàn)充填體和夸落的碎煤體以及煤壁、頂板粘合緊密，沒有出

現(xiàn)充填體碎裂脫離煤壁和頂板的現(xiàn)象，快速完成了冒落充填再挖掘架棚支護成巷的全過

程，高效快速，受到礦方的高度評價。

[0097] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)

視為本發(fā)明的保護范圍。